Наша сеть партнеров Banwar
Конструкція роторного двигуна внутрішнього згоряння дивовижно проста: щоб пояснити принцип його роботи не буде потрібно і 5 хвилин, однак сама ідея, перш ніж втілитися в своїй простій формі, «визрівала 'практично чотири століття. Вперше думка про подібний механізм зародилася ще в 16 столітті, але лише в 1957 р ідея роторного мотора була повністю реалізована в двигуні внутрішнього згоряння, який отримав назву по імені геніального німецького інженера Фелікса Ванкеля, всі праці та винаходи
якого так чи інакше пов'язані з моторами.
І ось уже в початок 21 століття, прогрес не стоїть на місці, вчені університету Берклі
(Каліфорнія) з Micro-Rotary Combustion Lab (MRCL) створюють мініатюрні джерела енергії, які будуть мінімум в 10 разів більше енергоємними, ніж традиційні джерела живлення (літієві або лужні батареї). Це нова «портативна енергетична система» буде забезпечена роторним двигуном внутрішнього згоряння (двигуном Ванкеля - ДВС). Вже існує і проходить випробування найменший роторний двигун в світі. Розміром в однопенсовую монету, «міні-двигун»
зможе незабаром замінити електричні батарейки як більш ефективний портативний джерело живлення для будь-яких пристроїв
- від портативних комп'ютерів до цифрових камер. Даний двигун є першим в світі в своєму класі здатним забезпечувати енергією
споживача в безперервному режимі. Однак даний технологічний прорив можна розглядати лише як перший крок у напрямку до створення «мікродвигуна» обсягом в 1000 разів меншим - розміром приблизно з одну з букв однопенсовой монети, який розширює межі використання ДВС.
Поштовхом до досліджень є той факт, що рідке вуглеводневе паливо має приблизно в 50 разів більшу енергоємність (енергія / вага), ніж у традиційних електричних батарей. Це означає, що портативний джерело енергії, що використовує двигун з 20% ККД (Двигун автомобіля має к.п.д 30%), разом з ємністю для палива, важив би приблизно стільки ж, скільки і традиційна батарейка, але мав би енергоємність принаймні в 10 разів вище (!).
Енергія, вироблена двигуном, є результатом керованого горіння. Подібно процесам в звичайному ДВС, паливно-повітряна згоряє суміш перетворює хімічну енергію палива. На противагу традиційним автомобільних двигунів, де горіння відбувається всередині камери згоряння, роторний двигун має плоску (планарную) конструкцію з камерою має форму приплюснутого овалу і трикутним ротором. Ротор ділить камеру на три камери, де і відбувається згорання палива. Гарячі гази, вироблені двигуном, штовхають ротор, який приводить в обертання вісь ротора. Ця вісь може бути приєднана до електричних або механічних приводів силового агрегату, для вироблення або механічною, або електричної енергії.
Виготовлений із сталі методом електроерозійного фрезерування (Electro-Discharge machining,
EDM), двигун має потужність до 4 Ватт, достатню для постачання електрикою фари. Найближчим часом дослідники планують поліпшити характеристики цього двигуна з метою підвищення його потужності до 30-60 Ватт, необхідної для харчування портативного комп'ютера. Зусилля розробників спрямовані на поліпшення ущільнень, модифікацію ротора і картера, а також поліпшення технологічності всього вироби. В якості палива в даний час використовується водень, але в майбутньому буде використано вуглеводневі типи палива, такі як бутан. В процесі розробки двигуна, дослідники розробили все допоміжне обладнання, необхідне для тестування двигуна і подібне випробувальним стендів для традиційних ДВС. «Мінідвігатель» має застосування в якості розподіленого джерела енергії для електронних пристроїв, коли він працює в парі з електрогенератором, або безпосередньо забезпечуючи механічної енергією мініатюрні пристрої, наприклад такі, як насоси, компресори, роботи або міні літальні апарати.
У довгострокові плани колективу університету Берклі входять розробка «мікро роторного» двигуна з керамічних матеріалів розміром кілька міліметрів і потужністю приблизно в 30 милливатт (приблизно такий же, як і у лужної батарейки). Процес виробництва цих «мікродвигунів» вже готовий. Технологія, використовувана для виготовлення «мікродвигунів» була розроблена на основі технологій виробництва MEMS - мікроелетромеханіческіх систем. MEMS використовує технології інтегрованої друкованої індустрії для виготовлення механічних пристроїв. Вона комбінує переваги мініатюризації з масовістю виробництва і низькою вартістю характерними для виробництва процесорів. Індустрія MEMS виробляє комерційні пристрої від датчиків автомобільних подушок безпеки до оптичних мікропереключателей для цифрових відео проекторів. Двигун розглянутого розміру міг би виробляти приблизно 30 милливатт потужності, використовуючи при цьому тільки 1/1000 унції палива для двох годин роботи.
Двигун такого розміру не тільки вимагає мінімальної кількості палива для роботи, але і виробляє таке ж мінімальне забруднення навколишнього середовища. У випадку з «мікродвигуном«, необхідно було б більше 100 таких «мікродвигунів» для виробництва такої ж кількості CO2, дещо виробляє одна людина.
В процесі розробки «мікродвигуна» є ряд складнощів для досягнення необхідної точності, контролю за термодинамічними параметрами горіння і зменшення теплових втрат, дозування і підведення палива і повітря і ряд інших. Ці проблеми в даний час досліджені і вирішені з використанням унікальних конструкторських і технологічних рішень.
Цей проект фінансується DARPA (Defense Advance Research Project Agency). DARPA фінансує передові дослідження, результати яких будуть затребувані в майбутньому. Американський уряд змогло б використовувати портативні енергетичні установки для зменшення ваги солдатського спорядження, так само в енергетичних установках мікро розвідувальних апаратів або постачання енергією
віддалених (виносних) датчиків . Комерційне використання включає в себе портативні електронні пристрої, такі як переносні комп'ютери, мобільні телефони, диктофони і т.п.
посилання:
http://www.me.berkeley.edu/